【摘 要】
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碳化硅（SiC）具有晶格失配小、位错密度低、高热导率等特点,非常适合高质量Ga N异质外延材料的生长,是制作高频、大功率Ga N HEMT器件的主要衬底材料。然而,封装过程的高温和化学处理会对器件结构和性能造成损伤。因此,研究活性钎焊技术在低温下实现SiC基板的可靠连接,有效提高器件的可靠性,减少封装环节和降低封装成本,对SiC材料封装工艺的改进具有重要的意义。论文采用扫描电子显微镜（SEM）、透
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碳化硅（SiC）具有晶格失配小、位错密度低、高热导率等特点,非常适合高质量Ga N异质外延材料的生长,是制作高频、大功率Ga N HEMT器件的主要衬底材料。然而,封装过程的高温和化学处理会对器件结构和性能造成损伤。因此,研究活性钎焊技术在低温下实现SiC基板的可靠连接,有效提高器件的可靠性,减少封装环节和降低封装成本,对SiC材料封装工艺的改进具有重要的意义。论文采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱分析（EDS）等表征方法观察和分析了250℃和420℃钎焊温度下不同保温时间的SiC/Sn3.5Ag4Ti（Ce,Ga）/SiC钎焊界面的微观形貌、元素分布规律和界面反应产物,并通过剪切实验评估其钎焊强度。研究结果表明,随着保温时间增加,在基板原子吸附力的作用下,活性元素Ti会在固体基板上形成偏聚现象,且钎焊温度越高,形成偏聚的时间越短。在该钎焊温度下,活性元素Ti与SiC基板发生了界面反应,反应产物为Ti C、Ti5Si3和Ti Si2。剪切实验结果表明,钎焊接头的剪切强度满足MIL-STD-883G-2006标准中芯片剪切强度要求。论文通过热力学分析,钎焊动力学分析和润湿机制对Sn3.5Ag4Ti（Ce,Ga）与SiC的低温钎焊机理进行了深入探讨和研究。Sn3.5Ag4Ti（Ce,Ga）与SiC的低温钎焊过程可分为三个阶段:Ti元素扩散、界面吸附和界面反应。Ti元素的扩散系数与温度的平方成正比关系,温度越高,扩散运动越剧烈。Ti的活度随温度增加而指数型上升,温度越高,Ti原子的化学性质越活跃。界面吸附的动力来源是Ti/SiC陶瓷之间的吸附能（2=17558）?8)-2,SiC陶瓷表面对Ti元素的吸附力使得Ti元素在界面处形成偏聚。Ti元素在界面处的化学反应及连续的界面反应层的形成是实现可靠的低温钎焊的重要原因。Sn3.5Ag4Ti（Ce,Ga）/SiC的润湿模型表明,其润湿过程是活性元素吸附和化学反应共同驱动的过程。
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